Diodă tunel
O diodă tunel sau diodă Esaki este un tip de diodă semiconductoare care are efectiv „rezistență negativă” datorită efectului mecanic cuantic numit tunel. A fost inventat în august 1957 de Leo Esaki și Yuriko Kurose pe când lucrau la Tokyo Tsushin Kogyo, astăzi Sony.[1][2][3][4] În 1973, Esaki a primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru demonstrația experimentală a efectului de tunel de electroni în semiconductori.[5] Robert Noyce a conceput independent ideea unei diode tunel în timp ce lucra pentru William Shockley, dar nu a avut motivație să o ducă la finalitate.[6] Diodele tunel au fost fabricate pentru prima dată de Sony în 1957,[7] apoi și de General Electric și alte companii din jurul anului 1960, și sunt încă fabricate în volume mici astăzi.[8]
Diodele tunel au o joncțiune pozitiv-negativ (P-N) puternic dopată, care are o lățime de aproximativ 10 nm (100 Å). Dopajul puternic are ca rezultat o întrerupere a benzii, unde electronii din banda de conducție de pe partea N sunt mai mult sau mai puțin aliniați cu golurile din banda de valență de pe partea P. De obicei, sunt fabricate din germaniu, dar pot fi fabricate și din arseniură de galiu, antimoniură de galiu (GaSb) și materiale de siliciu.
Funcționarea la polarizare directă
[modificare | modificare sursă]
La polarizare directă normală, cu creșterea tensiunii, electronii întâi tunelează prin bariera foarte îngustă a joncțiunii p-n deoarece nivelele umplute cu electroni din banda de conducție din regiunea n se aliniază cu nivelele libere din banda de valență din regiunea p a joncțiunii. Dacă tensiunea crește mai mult, aceste nivele devin mai puternic defazate iar curentul scade — ceea ce se numește rezistență negativă, deoarece curentul scade cu creșterea tensiunii. Dacă tensiunea crește mai mult, dioda începe să funcționeze ca o diodă normală, unde electronii se deplasează prin conducție prin joncțiunea p-n, și nu prin tunelarea prin bariera de potențial. Astfel, cea mai importantă regiune de funcționare a unei diode tunel este regiunea de rezistență negativă (caracteristica diodei tunel are forma literei N).
Note
[modificare | modificare sursă]- ^ 3033714 US patent 1962-05-08 3033714
- ^ Esaki, Leo (). „New Phenomenon in Narrow Germanium p−n Junctions”. Physical Review. 109 (2): 603–604. Bibcode:1958PhRv..109..603E. doi:10.1103/PhysRev.109.603.
- ^ Esaki, Reona (Leo); Kurose, Yuriko; Suzuki, Takashi (). Internal Field Emission at Ge P-N Junction. Physical Society of Japan 1957 annual meeting. doi:10.11316/jpsgaiyoi.12.5.0_85. Accesat în .
- ^ „The Esaki Diode, Chapter 9 The Model 2T7 Transistor, Part I, Sony History”. Sony Corporation. . Accesat în . In the first public report of the discovery (presentation at the 12th annual meeting of the Physical Society of Japan in October 1957), Takashi Suzuki, who was a student at Tokyo University of Science and doing his internship at Tokyo Tsushin Kogyo under Esaki's supervision, was a co-author. Suzuki, along with Yuriko Kurose, first observed the negative differential resistance when they were testing heavily doped P-N junctions.
- ^ „The Nobel Prize in Physics 1973: Award ceremony speech”. NobelPrize.org (în engleză). Accesat în .
- ^ Berlin, Leslie (). The Man Behind the Microchip: Robert Noyce and the Invention of Silicon Valley
. Oxford, UK: Oxford University Press. ISBN 0-19-516343-5.
- ^ ソニー半導体の歴史 (în japoneză). Arhivat din original la .
- ^ Rostky, George. „Tunnel diodes: the transistor killers”. EE Times. Arhivat din original la . Accesat în .
